Сварочная технология мостостроения

 

 

1.1 Расчет и выбор режимов  сварки

 

Расчет стыкового соединения при автоматической сварки. S=14мм. Задаёмся глубиной провара с первой стороны:

 (1)

 

Определим силу сварочного тока:

 

(2)

 

Определим скорость сварки:

 

(3)

 

Выбираем диаметр электрода:

 

(4)

 

Проверим выбор:

 

(5)

 

где γ - рекомендуемая  плотность тока; определяется по таблице 7

 

 

Таблица 8

Рекомендуемые плотности тока

 

dэ, мм	2	3	4	5	6
γ, А/мм2	65-200	45-90	35-60	30-50	15-45

 

Определяем напряжение дуги:

(для стыковых швов оптимальное  значение  )

Находим коэффициент  формы провара по номограмме (уч. Думова стр.186).

 

 

Определяем эффективную тепловую мощность дуги:

 

 кал/с; (6)

 

где η –эффективный к.п.д. дуги, для  автоматической сварки под флюсом η=0,7-0,85

 

(7)

 

Найдём фактическую глубину  провара:

 

(8)

 

 

Определим ширину шва:

 

(9)

 

Определим коэффициент  наплавки:

-при сварке на постоянном  токе обратной полярности:

 

(10)

Определим площадь поперечного  сечения шва.

 

(11)

 

где γ – удельный вес металла (для стали γ=7,8г/см³)

Определим высоту валика:

 

 (12)

 

Найдём общую высоту шва:

 

 (13)

 

Определяем коэффициент  формы валика:

Условием хорошей формы  валика является:

 

 

так как  необходимо варить стык с зазором (b), чтобы убрать в неё лишний наплавленный металл. Принимаем зазор по

ГОСТу 8713-79, b=1мм и делаем пересчёт размеров шва.

Найдём высоту с учётом зазора:

 

 (14)

 

Найдём глубину провара  с учётом зазора:

 (15)

 

Подсчитаем величину перекроя швов:

 

(16)

 

 

 

Рисунок-1 Стыковое соединение С 7 Аф ГОСТ 8713-79

 

Расчет стыкового соединения при автоматической сварке. S=12мм. Определяем глубину провара с одной стороны.

 

h=S/2 +2, мм (17)

 

где, S-толщина свариваемого металла

 

h=12мм/2+2=8мм

 

Определяем сварочный  ток

 

I_св=90 ∙ h, А (18)

I_св=90 ∙ 8мм=720А

 

Скорость сварки устанавливается  в зависимости от силы тока

 

V_св= 20 ∙ 10³/ I_св, м/ч; см/ч; см/с (19)

V_св= 20 ∙ 10³/720А= 27,8 м/ч= 2780см/ч= 0,77см/с

Определяем диаметр  электрода

 

d_э= 2√ I_св/π ∙ ί, мм (20)

 

где, ί-плотность тока А/мм²

 

d_э= 2√720А/3,14 ∙ 50 А/мм²= 4мм

 

Определяем напряжение дуги

 

U_д= 32-40В

U_д= 32В

 

Определяем эффективную  тепловую мощность дуги

 

Q_эф= 0,24 ∙ I_св ∙ U_д ∙ ή, кал/с, (21)

 

где, ή – эффективный кпд дуги, для автоматической сварки под флюсом.

 

ή = 0,8-0,95

Q_эф= 0,24 ∙ 720А ∙ 32В ∙ 0,8= 4424кал/с

 

По номограмме находим  Ψ_пр

 

Ψ_пр = 3,1

 

Определяем фактическую  глубину провара

 

h= 0.0156√ Q_эф/ V_св ∙ ψ_пр, см; мм (22)

где, V_св – скорост сварки см/с

 

h= 0.0156√ 4421кал/с / 0,77см/с ∙ 3,1= 0,7см= 7мм

 

Определяем площадь  наплавленного металла

 

F_н= α_н ∙ I_св/ V_св ∙ γ, см², (23)

 

где, V_св – скорость сварки см/ч

γ – Удельный вес стали

γ= 7,8г/см³

α_н – коэффициент наплавки

 

Для постоянного тока прямой полярности

 

α_н= А+В ∙ I_св/ d_э, г/Ач (24)

 

Значение коэффициентов  А и В

 

А=2,3; В=0,06

α_н= 2,3+0,06 ∙ 720А/4мм= 12г/Ач

F_н= 12г/Ач ∙ 720А/2780см/ч ∙ 7,8г/см³=0,43см²= 43мм²

 

Определяем ширину шва

 

е= 3,1 ∙ 7мм= 21,7мм

 

Найдем высоту валика

 

g= F_н/0.73е, мм (25)

g=43мм²/0,73 ∙ 21,7мм= 2,8мм

 

Находим общую высоту шва

 

H= g ∙ h, мм (26)

H= 2,8мм ∙ 7мм= 9,8мм

 

Определим коэффициент  формы валика

 

Ψ_в= е/g (27)

Ψ_в= 21,7мм/2,8мм= 7,7

 

Условием хорошей формы  стыковых швов является:

 

Ψ_в= 7-10

 

 

 

 

Рисунок-2 Стыковое соединение С 7 Аф ГОСТ 8713-79

В зависимости от толщины  металла выбираем катет сварного шва и диаметр электрода.

 

К=6мм; d_э=4мм.

 

Определяем площадь  наплавленного металла.

 

F= K²/2 (28)

F= 6²/2= 18мм²= 0,018см²

 

Определяем сварочный  ток.

 

I_св= π ∙ dэ² ∙ ί /4, А (29)

 

где, ί-плотность тока А/мм²

ί= 40 А/мм²

I_св= 3,14 ∙ 4² ∙60/4= 500А

 

По номограмме находим  Ψ_пр и U_д

 

Ψ_пр= 3,5; U_д= 30В

 

 Принимаем коэффициент наплавки

 

α_н= 12г/Ач

 

Определяем скорость сварки

 

V_св= α_н ∙ I_св/ F_н ∙ γ, см/ч; м/ч; см/с (30)

 

где, γ – удельный вес  стали

γ= 7,8г/см³

α_н – коэффициент наплавки

 

V_св= 12г/Ач ∙ 500А/0,18см² ∙ 7,8г/см³= 4273см/ч= 42,74м/ч= 1,187см/с

 

Определяем тепловую мощность дуги

 

Q_эф= 0,24 ∙ I_св ∙ U_д ∙ ή, кал/с, (31)

 

где, ή – эффективный  кпд дуги, для автоматической сварки под флюсом.

ή = 0,8-0,95

 

Q_эф= 0,24 ∙ 500А ∙ 30В ∙ 0,8= 2851кал/с

 

Определяем глубину  проплавления

 

h= 0.0156√ Q_эф/ V_св ∙ ψ_пр, см; мм (32)

 

где, V_св – скорость сварки см/с

 

h= 0.0156√ 2851кал/с / 3,5см/с ∙ 1,187= 0,4см= 4мм

 

Находим ширину шва

 

е= h ∙ ψ_пр, мм (33)

е= 3,5мм ∙ 4= 14мм

 

 

Находим высоту валика

 

g= F_н/0.73е, мм (34)

g=18мм²/0,73 ∙ 14мм= 1,8мм

 

Находим общую высоту шва

 

H= g + h, мм (35)

H= 4мм +1,8мм= 5,8мм

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок-3 Тавровое соединение Т 3 Аф ГОСТ 14771-76.

 

 

1.2. Выбор и обоснование  технологического оборудования

 

Для устранения волнистости  листов и полос толщиной 0,5-50мм широко используют многовалковые машины (с  числом валков более 5). Правка осуществляется созданием местной пластической деформации и, как правило, производиться в холодном состоянии.

Нижние приводные валки  располагают в неподвижной станине; верхние приводные валки в  подвижной части станины. В зависимости  от толщины выправляемых листов подвижную часть станины поднимают или опускают с помощью нажимного устройства.

Правка достигается  многократным изгибом при пропускании  листов между верхним и нижним рядами валков, расположенных в шахматном  порядке.

Резка листов осуществляется высокотехнологичной и высокопроизводительной машиной предназначенной для газовой и плазменной резки с ЧПУ Versagraph. Данная машина предназначена для продольного, поперечного и фигурного раскроя листов из стали любых размеров.

Машина имеет плазмотрон (мах толщина разрезаемого металла 75мм), возможность установки до 8 газовых горелок (мах толщина разрезаемого металла 150мм), автоподжиг, газовый регулятор.

Таблица 9

 

Техническая характеристика машины для плазменной и газовой резки Versagraph.

 

Электропитание:	1 фаза 100В/ 3 фазы 200В/ 50/60 Гц
Мах. Толщина разрезаемого листа, мм:	Плазма 75, газ 150
Размеры разрезаемого листа, мм:	Любой
Ширина резки, мм:	Любая
Длина резки, мм:	Любая
Мах. Скорость резки, м/мин:	6
Мin, расстояние между горелками, мм:	125
Возможность газокислородной резки, мм:	6-100 (мах. 50 мм 4-мя горелками)
Основная конструкция корпуса:	Портальная рама с двухсторонним приводом.
Метод привода:	Шестеренчатый по осям X и Y
Библиотека стандартных фигур:	60 фигур
Формат системы управления:	EIA (Американский)
Устройство подачи кабелей:	Полимерная цепь для продольной подачи.
Маркировочная скорость, м/мин:	18000/12000
Система подъема горелки:	Соединительная система со стальной лентой

 

 

Данный технологический  процесс применяется для сверления отверстий радиально сверлильным станком, диаметром до 50мм. Сверлильным станкои марки 2А554.

 

 

Таблица10

Технические характеристики сверлильного станка марки 2А554

 

Характеристики	2А554
Наибольший диаметр  сверления	35
Конус отверстия шпинделя	№5
Частота вращения шпинделя, об\мин.	20-200
Вылет шпинделя	750-3150
Наибольший ход шпинделя, мм.	350
Габаритные размеры: Длина Ширина Высота	5710 1930 3470
Вес, т.	12,6

 

Для очистки стали  применим механическую очистку в  дробеметной установки перед началом сборочных работ. Сущность дробеметной очистки заключается в том, что на поверхность металла, подлежащего очистке, выбрасывается лопатками колеса дробеметного аппарата дробь.

 Металл перемещаясь  по рольгангу, проходит через  веерную струю дроби, которая очищает его поверхность.Для дробеметной очистки низколегированных сталей (в данном случае сталь 15ХСНД), применяют дробь размером 0,8-1,2мм.

 Очистку можно производить  как круглой, так и колотой  дробью. Наличие колотой дроби  острых граней способствует интенсивной очистке поверхности и увеличивает скорость очистки.

Кондуктор для  сборки и сварки ортотропных плит.

Сборку ортотропной  плиты необходимо производить в  специальном кондукторе, с приспособлениями для ориентации продольных и поперечных ребер жесткости по длине и ширине листа, портала для прижатия ребер к листу, приспособлений, обеспечивающих выгиб плиты перед сваркой.

Изготовление плит в  таком кондукторе позволило сократить  трудоемкость работ по сборке, позволило  отказаться от их правки после сварки, что обеспечило не только экономию труда, но и повысило точность геометрических размеров листов плит и расположение продольных и поперечных ребер жесткости.

Рисунок 4–Общий вид кондуктора для сборки и сварки ортотропных  плит.

 

Кондуктор для  сборки тавров

Для сборки тавров (поперечных ребер жесткости) под автоматическую сварку применяем кондуктор для  сборки балок. Кондуктор представляет собой П-образный портал с механизмом передвижения и пневмоприжимами. Изготовление тавров в таком кондукторе значительно сокращает трудоемкость работ по сборке и повышает точность геометрических размеров тавра.